TW201325729A - 電漿成膜裝置 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種電漿成膜裝置，其包括成膜室、設置於該成膜室內之電漿發生器及向該成膜室提供氣體之供氣系統。電漿發生器噴出電漿射流並形成電漿射流區域。電漿成膜裝置還包括轉動地設置於電漿發生器周圍之複數氣體載流板，供氣系統給氣體載流板提供氣體，氣體經由氣體載流板射向電漿射流區域。藉由轉動氣體載流板能夠改變電漿射流區域之形狀。

Description

電漿成膜裝置

本發明涉及一種成膜裝置，尤其涉及一種電漿成膜裝置。

目前，由於電漿成膜裝置採用之電漿噴塗技術具有超高溫特性，便於進行高熔點材料之噴塗；而且電漿成膜裝置具有噴塗速度高，塗層緻密，粘結強度高等特點，故電子裝置等產品之成膜工藝大量採用電漿噴塗技術。

成膜過程中，需根據所要形成之薄膜要求（如薄膜之緻密度、厚度等），控制電漿成膜裝置所發射之電漿射流區域之形狀。習知電漿成膜裝置係藉由調節電漿成膜裝置內之線圈電流來控制電漿射流區域之形狀。例如，當所要形成之薄膜之緻密度要求不高時，調高線圈電流使電漿射流區域之形狀呈發散狀；當所要形成之薄膜之緻密度要求較高時，調低線圈電流使電漿射流區域之形狀成呈收斂狀。然，此種方法（藉由調節線圈電流來控制電漿射流區域形狀之方法）易受真空度、氣體流量等因素之影響，故較難穩定地控制電漿射流區域之形狀，進而降低產品之品質，提升不良率及降低生產效率。

有鑒於此，有必要提供一種按要求可穩定地控制電漿射流區域形狀之電漿成膜裝置。

一種電漿成膜裝置，其包括成膜室、設置於該成膜室內之電漿發生器，向該成膜室提供氣體之供氣系統。電漿發生器噴出電漿射流並形成電漿射流區域。電漿成膜裝置還包括轉動地設置於電漿發生器周圍之複數氣體載流板，供氣系統給氣體載流板提供氣體，氣體經由氣體載流板射向電漿射流區域。藉由轉動氣體載流板能夠改變電漿射流區域之形狀。

本發明之電漿成膜裝置包括氣體載流板，並且改變氣體載流板之轉動角度來任意且穩定地控制電漿射流區域之形狀，利用該電漿成膜裝置形成之鍍膜之緻密度及均勻性良好，且沈積效率高，而且因提供於該電漿成膜裝置之氣體流量較穩定，故打火現象較少。

請參閱圖1及圖2，本發明實施方式之電漿成膜裝置100包括成膜室10，電漿發生器20，旋轉支撐架30，複數氣體載流板40及膜料提供模組50。

該成膜室10內之底壁設置有電漿發生器20，與其相對之頂壁設置有旋轉支撐架30。該成膜室10還包括開設於其底壁之入氣口11，該入氣口11可與外部供氣系統（圖未示）相連接而給該成膜室10提供保護氣體。該成膜室10之側壁上還開設有與外部抽真空設備（圖未示）相連之抽真空端口12。鍍膜前，藉由該抽真空端口12對該成膜室10內進行真空處理。

該電漿發生器20包括殼體26，該殼體26朝向於該旋轉支撐架30之上端開設有發射口21。該成膜室10之底壁與該發射口21相對處開設有氣體導入口22。該殼體26內設有陰極23，與該陰極23產生直流電弧之陽極24，以及驅動所形成之電漿體加速並從該發射口21加速發射之磁場線圈25。

該電漿發生器20與外部電源（圖未示）電連接，用於將由該氣體導入口22導入至其內部之工作氣體加熱電離形成高溫電漿體，並於該磁場線圈25之驅動下該高溫電漿體加速並從該發射口21噴出而形成高溫之電漿射流。即，工作氣體於該電漿發生器20之陰極23與陽極24之間產生之直流電弧作用下電離形成高溫電漿體，並於該磁場線圈25之驅動下該高溫電漿體加速並從該發射口21噴出而形成高溫之電漿射流。送至該電漿射流中之膜料粒子被熔化，並噴射到被鍍物（圖未示）表面而形成塗層（薄膜）。

該旋轉支撐架30用於支撐被鍍物，且藉由旋轉軸31旋轉。於成膜過程中，藉由該旋轉支撐架30之旋轉使形成於被鍍物上之薄膜之緻密度、厚度較為均勻且具有較佳之表面平坦度。

請同時參閱圖3及圖4，該複數氣體載流板40等間距地設於該電漿發生器20之外周，並可於該電漿發生器20之軸向上相對該電漿發生器20轉動而形成一定角度。該角度係根據所要鍍之薄膜之各種參數（如緻密度，厚度，結合力等等）而定。該複數氣體載流板40轉動角度均相等。該複數氣體載流板40藉由軟管等之管體（圖未示）與該成膜室10之入氣口11連接，並與外部供氣系統相連而給成膜室10提供保護氣體。

如圖5所示，每氣體載流板40包括本體41，該本體41之底端開設有腔室42，且於該腔室42之底壁上開設有與該腔室42連通之至少一進氣口43以及於該腔室42之頂壁上開設有與該腔室42連通之複數出氣孔44。該複數出氣孔44於該本體41之頂壁上均勻排佈。本實施例中，該進氣口43之數量為3個，且該等出氣孔44均為圓柱形孔。其他實施例中，該等出氣孔44可為均勻排佈之斷面為其他形狀（如矩形、多邊形、橢圓形等）之通孔。藉由該進氣口43進入至該腔室42內之保護氣體從該複數出氣孔44均勻射出。採用何種氣體作為保護氣體係根據膜料及電漿形成用氣體之種類而定。例如，當工作氣體為氬氣，膜料為二氧化矽時，作為保護氣體可採用氬氣、或氧氣、或兩者之混合氣體。

從該等氣體載流板40射出之氣體之氣流可限制出電漿射流區域P。該等氣體載流板40之角度變化及於該保護氣體之作用下可改變電漿射流區域P之形狀。具體而言，首先定義第一位置及第二位置，將第一位置定義為電漿發生器20之軸線與每氣體載流板40垂直時，將第二位置定義為複數氣體載流板40轉動至一極限位置時。當該氣體載流板40位於第一位置時，電漿射流區域P之形狀為發散狀（如圖1所示），此時，電漿射流區域P之單位範圍內之電漿密度較小；當該氣體載流板40位於第二位置時，電漿射流區域P之形狀為收斂狀（如圖2所示），此時，電漿射流區域P之單位範圍內之電漿密度較大。藉由該等氣體載流板40之轉動於第一位置與第二位置之間可任意且穩定地控制電漿射流區域P之形狀。

該膜料提供模組50用於將膜料粒子提供至電漿射流區域P。被提供至電漿射流區域P之膜料粒子被電漿射流熔化並帶至被鍍物表面而形成薄膜。本實施例中，該膜料提供模組50為設置於該成膜室10內之膜料蒸發源，該膜料蒸發源將膜料蒸發而形成膜料粒子後，將該膜料粒子提供至電漿射流區域P。但在其他實施例中不限於此，即該膜料提供模組50可為設置於成膜室10外部之送粉器等之其他機構。當該膜料提供模組50為設置於成膜室10外部之送粉器時，該送粉器與保護氣體之輸送通路及該氣體載流板40連通而將膜料粒子與保護氣體一併提供至電漿射流區域P。

該電漿成膜裝置100還可包括控制系統（圖未示），其可根據所要形成之薄膜要求（薄膜之緻密度、厚度等）來控制氣體載流板40之轉動角度、氣體流量之大小等等。

氣體流量之大小亦可影響電漿射流區域P之形狀。當氣體載流板40之角度不變之前提下，增加氣體流量，可使電漿射流區域P之形狀收斂，即氣體流量之增加可使電漿射流區域P之單位範圍內之電漿密度進一步增加；減少氣體流量，則反之。

可理解，該複數氣體載流板40還可以等間距地設置於該電漿發生器20周圍之該成膜室10之周壁上，此時，該複數氣體載流板40相對該成膜室10之周壁轉動而改變與電漿發生器20之軸線形成之角度。

電漿成膜裝置100鍍膜時，當所要形成之薄膜之緻密度要求不高時，使氣體載流板40位於第一位置並藉由該氣體載流板40射出之氣體該電漿射流區域P形狀呈發散狀，此時，該電漿射流區域P之單位範圍內之電漿密度較小，從而形成之薄膜之緻密度較小；當所要形成之薄膜之緻密度要求較高時，使氣體載流板40位於第二位置並藉由該氣體載流板40射出之氣體該電漿射流區域P形狀成呈收斂狀，此時，該電漿射流區域P之單位範圍內之電漿密度較大，從而形成之薄膜之緻密度較大。

另，藉由氣體載流板40之轉動於第一位置與第二位置之間可任意且穩定地控制該電漿射流區域P之形狀。藉由從該電漿射流區域P之下方均勻射出之氣體可將膜料粒子均勻地噴射至被鍍物表面；此從下方射出之氣體有助於膜料粒子之向被鍍物移動速率，從而可使形成於被鍍物表面之薄膜更加均勻之同時，提高膜料粒子之沈積速率。利用本發明之電漿成膜裝置100鍍膜過程中，氣體流量相對穩定，因此較少發生打火現象。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上該者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100．．．電漿成膜裝置

10．．．成膜室

11．．．入氣口

12．．．抽真空端口

20．．．電漿發生器

21．．．發射口

22．．．氣體導入口

23．．．陰極

24．．．陽極

25．．．磁場線圈

26．．．殼體

30．．．旋轉支撐架

31．．．旋轉軸

32．．．被鍍物放置部

40．．．氣體載流板

41．．．本體

42．．．腔室

43．．．進氣口

44．．．出氣孔

50．．．膜料提供模組

P．．．電漿射流區域

圖1係本發明實施方式之電漿射流區域呈發散狀之電漿成膜裝置之示意圖。

圖2係本發明實施方式之電漿射流區域呈收斂狀之電漿成膜裝置之示意圖。

圖3係圖1所示電漿成膜裝置之氣體載流板之立體示意圖。

圖4係圖2所示電漿成膜裝置之氣體載流板之立體示意圖。

圖5係本發明實施方式之電漿成膜裝置之體載流板之立體剖視圖。

100．．．電漿成膜裝置

10．．．成膜室

11．．．入氣口

12．．．抽真空端口

20．．．電漿發生器

21．．．發射口

22．．．氣體導入口

23．．．陰極

24．．．陽極

25．．．磁場線圈

26．．．殼體

30．．．旋轉支撐架

31．．．旋轉軸

32．．．被鍍物放置部

40．．．氣體載流板

43．．．進氣口

50．．．膜料提供模組

P．．．電漿射流區域

Claims (10)

1. 一種電漿成膜裝置，其包括成膜室、設置於該成膜室內之電漿發生器及向該成膜室提供氣體之供氣系統，該電漿發生器噴出電漿射流並形成電漿射流區域，其改良在於：該電漿成膜裝置還包括轉動地設置於該電漿發生器周圍之複數氣體載流板，該供氣系統給該氣體載流板提供氣體，該氣體經由該氣體載流板射向該電漿射流區域，藉由轉動該氣體載流板能夠改變該電漿射流區域之形狀。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電漿成膜裝置，其中每氣體載流板包括本體，該本體之底端開設有腔室，且於該腔室之底壁上開設有與該腔室連通之至少一進氣口以及於該腔室之頂壁上開設有與該腔室連通之複數出氣孔。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電漿成膜裝置，其中該氣體載流板之至少一進氣口與該供氣系統相連，提供至該氣體載流板之氣體由該複數出氣孔射出。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電漿成膜裝置，其中該電漿成膜裝置還包括控制系統，其控制該氣體載流板之轉動。
5. 如申請專利範圍第2項所述之電漿成膜裝置，其中該複數出氣孔於該本體之頂壁上均勻排佈。
6. 如申請專利範圍第2項所述之電漿成膜裝置，其中該複數出氣孔為圓柱形孔，且與該腔室垂直相通。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電漿成膜裝置，其中當電漿發生器之軸線與每氣體載流板垂直時，電漿射流區域之形狀為發散狀；當複數氣體載流板轉動而與電漿發生器之軸線成一定角度時，電漿射流區域之形狀為收斂狀，並且隨該角度之不同該電漿射流區域之形狀之收斂程度不同。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電漿成膜裝置，其中該複數氣體載流板等間距地設於該電漿發生器之外周。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電漿成膜裝置，其中該複數氣體載流板等間距地設置於該電漿發生器周圍之該成膜室之周壁上。
10. 如申請專利範圍第1項所述之電漿成膜裝置，其中該電漿成膜裝置還包括膜料提供模組，該電漿成膜裝置設置於成膜室內，並將膜料粒子提供至該電漿射流區域，或膜料提供模組設置於成膜室外，並藉由該氣體載流板將膜料粒子與該氣體一併提供至該電漿射流區域。